一种非全厚式水泥路面加铺层材料及其施工工艺的制作方法

本发明属于公路养护，具体涉及一种非全厚式水泥路面加铺层材料及其施工工艺。

背景技术：

1、水泥路面有良好的承载能力和耐久性，具有强度高、负载能力强、耐磨、耐冲击等优点，经过长期使用后的水泥路面仍然具有较高的经济价值。目前，对其进行养护改造是发挥其剩余价值的主要手段。沥青路面具有韧性好、无接缝、低噪、施工快等优点，所以大部分城市道路标准断面上采用该两种路面结构的组合，将机动车道路面结构设计为水泥路面，非机动车道路面结构设计为沥青路面。近年来用于提高路面服务性能，开始将大规模的将水泥路面进行加铺沥青改建。

2、在改造过程中若没有较好地处理旧水泥路面与沥青路面的开裂性能，而直接加铺的沥青混凝土层，在外部交通荷载和温度循环作用下，刚柔搭接纵缝会很快反射到沥青混凝土层上，形成沥青混凝土层纵向反射裂缝，严重影响加铺层使用性能，导致加铺的沥青混凝土极易产生裂缝，造成不良社会影响。

3、为提高沥青混凝土的抗开裂性能，目前通常采用是提高沥青混凝土层的厚度，一般不低于10cm，称之为全厚式加铺，还可以在水泥混凝土路面与沥青混凝土层间设置应力吸收层，由于水泥路面加铺沥青混凝土后路面标高抬升，不用于桥梁和隧道限高路段；除此之外，路面标高抬升还会导致路侧护栏需要相应的改造和提高，进一步的提高了工程造价。

4、非全厚式沥青罩面相较于全厚式的结构厚度更薄，一般为6-7cm，主要由上层的4-5cm抗滑磨耗层和下层的应力吸收层构成，在应力吸收层与原水泥混凝土路面之间设置粘结层。但是加铺厚度的降低容易导致沥青混凝土抗裂性能下降。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的主要目的在于提供一种水泥路面沥青混凝土铺装结构，旨在解决水泥路面加铺后路面过高以及厚度减薄后沥青罩面后沥青混凝土抗裂性能下降的问题。

2、本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

3、一种非全厚式水泥路面加铺层材料组成，包括了玄武岩，形状记忆颗粒，石灰岩矿粉，高弹改性沥青；

4、进一步的，所述非全厚式水泥路面加铺层材料按照质量份由粒径为5-10mm玄武岩：粒径0.1-3mm玄武岩：形状记忆颗粒：石灰岩矿粉：高弹改性沥青＝50-60:18-23:17-25:3-6:6-9

5、进一步的，所述形状记忆颗粒由废旧橡胶粉、异氰酸酯、环氧大豆油组成；

6、更进一步，所述形状记忆颗粒由废旧橡胶粉：异氰酸酯：环氧大豆油按照质量份90:4:6组成混合物组成。

7、更进一步的，所述形状记忆颗粒的制备方法包括：1)先将废旧橡胶剪切成粒径为2-4mm的颗粒，使用有机溶剂进行溶胀1h；使用滤网分离出溶胀后的橡胶粉末，移至烘箱中进行烘干，得到废旧橡胶粉；

8、2)将步骤1)中的废旧橡胶粉与异氰酸酯、环氧大豆油混合后加热至110℃后使用密闭式炼胶机进行塑炼和混炼得到改性橡胶，后将改性橡胶在160℃条件下施加30mpa压力，使其体积压缩至无压力状态下的85％-95％，撤去压力后将改性橡胶置于-10℃条件下保温2h，然后剪切成粒径为1mm的颗粒，即得形状记忆颗粒。

9、更进一步的，所述有机溶剂为甲苯、甲醇、蓖麻油中的一种或几种；

10、进一步的，所述高弹改性沥青为增弹剂、增塑剂和沥青的混合物；所述增弹剂为sbs、sebs、sis中的一种或几种；所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛脂中的一种或两种。

11、更进一步的，所述高弹改性沥青的制备工艺为：将基质沥青加热至140℃，加入沥青质量分数的4％-8％的增弹剂，搅拌8～15min并升温至170℃，在5000转/min条件下剪切50min；最后加入沥青质量1％-2％的增塑剂，搅拌25～35min，即得高弹改性沥青。

12、本发明还提供了非全厚式水泥路面加铺层材料的施工工艺，具体的包括对水泥路面进行精铣刨处理，并且使得道路表面形成凹槽；在整个路面上统一洒布层间高强粘结剂，洒布量为0.3～0.5kg/m2，最后在层间高强粘结剂上层撒铺非全厚式水泥路面加铺层材料作为应力吸收层。

13、进一步的，还包括在非全厚式水泥路面加铺层材料施工完成后，在其上层施工4-5cm厚磨耗层；

14、进一步的，所述凹槽深度为1.2～1.7mm，所述层间高强粘结剂为分子量为1000～2000的氢化c9树脂、分子量为15万～20万的sis、基质沥青、二甲苯按照11:4:33:52的比例在70％c条件下剪切搅拌1h制备得到。

15、进一步的，所述磨耗层由10～15mm玄武岩、5～10mm玄武岩、0～5mm玄武岩、矿粉、聚酯纤维：sbs改性沥青按照质量比40:22:29:9:0.2:6.2组成。

16、进一步的，非全厚式水泥路面加铺层材料制备和施工工艺为，将配方量的玄武岩、石灰岩矿粉和高弹性改性沥青组成的混合物，在温度为180℃的条件下拌和45s；然后运输至施工现场，使用摊铺机摊铺在水泥混凝土路面上，摊铺厚度为1-2cm，并使用钢轮压路机碾压3-4遍；待混合料温度降低至60～80℃范围后，洒布形状记忆颗粒，使用钢轮压路机碾压1-2遍。

17、进一步的，磨耗层沥青混合料的制备工艺为，将玄武岩和矿粉加热至180℃，sbs改性沥青加热至160℃，后将玄武岩与聚酯纤维进行搅拌10s，加入sbs改性沥青和矿粉后搅拌40s，得到磨耗层沥青混合料；

18、更进一步的，所述磨耗层沥青混合料施工工艺为，将沥青混合料摊铺在基面上，摊铺厚度为4～5cm，使用12吨钢轮压路机碾压4～5遍。

19、与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：

20、1)我国普遍使用的乳化沥青粘结剂在25℃和60℃条件下的粘结强度为0.5-0.7mpa和0.1-0.2mpa，而本申请中的层间高强粘结剂在25℃和60℃条件下的粘结强度为1.0mpa以上和0.4mpa以上，层间高强粘结剂能够解决普通粘结剂在高温下粘结强度不足的问题。

21、2)沥青混凝土抗裂性能提升，通过撒铺非全厚式水泥路面加铺层材料作为应力吸收层，有效提高了路面结构的应力吸收层的抗裂性能，延缓路面纵向反射裂缝，提高路面使用寿命。

22、3)能够减少路面加铺对石料、沥青等建筑材料的消耗约30％，具有显著的环保效益和经济效益。

23、(4)减少路面加铺造成的道路标高抬升，减少路面加铺对隧道和下穿桥梁路段净空的影响，可在不改造旧路面护栏、路缘石等附事设施的条件下进行加铺，间接节约了成本。

24、(5)在高嵌挤富油型沥青上加铺磨耗层不仅可以增强表面层耐磨耗性，延长路面的使用寿命，还可以提高行驶的舒适性及安全性。

技术特征：

1.一种非全厚式水泥路面加铺层材料，其特征在于，所述非全厚式水泥路面加铺层材料由玄武岩，形状记忆颗粒，石灰岩矿粉，高弹改性沥青组成。

2.根据权利要求1所述的非全厚式水泥路面加铺层材料，其特征在于，所述非全厚式水泥路面加铺层材料按照质量份由粒径为5-10mm玄武岩：粒径0.1-3mm玄武岩：形状记忆颗粒：石灰岩矿粉：高弹改性沥青＝50-60:18-23:17-25:3-6:6-9。

3.根据权利要求1或2所述的非全厚式水泥路面加铺层材料，其特征在于，所述形状记忆颗粒由废旧橡胶粉：异氰酸酯：环氧大豆油按照质量份90:4:6组成混合物组成。

4.根据权利要求3所述的非全厚式水泥路面加铺层材料，其特征在于，所述形状记忆颗粒的制备方法包括：

5.根据权利要求4所述的水泥路面沥青混凝土铺装结构，其特征在于，所述有机溶剂为甲苯、甲醇、蓖麻油中的一种或几种。

6.根据权利要求1或2所述的非全厚式水泥路面加铺层材料，所述高弹改性沥青为增弹剂、增塑剂和沥青的混合物；所述增弹剂为sbs、sebs、sis中的一种或几种；所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛脂中的一种或两种。

7.根据权利要求6所述的非全厚式水泥路面加铺层材料，其特征在于，所述高弹改性沥青的制备工艺为：将基质沥青加热至140℃，加入沥青质量分数的4％-8％的增弹剂，搅拌8～15min并升温至170℃，在5000转/min条件下剪切50min；最后加入沥青质量1％-2％的增塑剂，搅拌25～35min，即得高弹改性沥青。

8.一种含权利要求1-7中任一项所述非全厚式水泥路面加铺层材料的施工工艺，其特征在于，包括对水泥路面进行精铣刨处理，使得道路表面形成凹槽；在整个路面上统一洒布层间高强粘结剂，洒布量为0.3～0.5kg/m2，最后在层间高强粘结剂上层撒铺非全厚式水泥路面加铺层材料作为应力吸收层。

9.根据权利要求8所述的非全厚式水泥路面加铺层材料的施工工艺，其特征在于，还包括在非全厚式水泥路面加铺层材料施工完成后，在其上层施工4-5cm厚磨耗层。

10.根据权利要求8所述的非全厚式水泥路面加铺层材料的施工工艺，其特征在于，所述凹槽深度为1.2～1.7mm，所述层间高强粘结剂为分子量为1000～2000的氢化c9树脂、分子量为15万～20万的sis、基质沥青、二甲苯按照11:4:33:52的比例在70％c条件下剪切搅拌1h制备得到。

11.根据权利要求8所述的非全厚式水泥路面加铺层材料的施工工艺，其特征在于，所述磨耗层由10～15mm玄武岩、5～10mm玄武岩、0～5mm玄武岩、矿粉、聚酯纤维：sbs改性沥青按照质量比40:22:29:9:0.2:6.2组成。

技术总结本发明公开了一种非全厚式水泥路面加铺层材料及其施工工艺，该非全厚式水泥路面加铺层材料由玄武岩：形状记忆颗粒：石灰岩矿粉：高弹改性沥青组成，其能够提高应力吸收层的抗裂性能，延缓路面纵向反射裂缝，提高路面使用寿命。该施工工艺为对水泥路面进行精铣刨处理，并且使得道路表面形成凹槽；在整个路面上统一洒布层间高强粘结剂；而后在层间高强粘结剂上层撒铺非全厚式水泥路面加铺层材料作为应力吸收层，该铺装结构能够减少路面加铺对石料、沥青等建筑材料的消耗约30％，具有显著的环保效益和经济效益；最后在非全厚式水泥路面加铺层材料施工完成后，在其上层施工4‑5cm厚磨耗层，有效的增强表面层耐磨耗性，延长路面的使用寿命，还可以提高行驶的舒适性及安全性。技术研发人员：杨旭东,杨波,杨建军,韩小东,李禅禅,杨德胜,陈全,朱祥,王洪彬,李键,沈洪江,韦举向,周立,赖江雪受保护的技术使用者：招商中铁控股有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/27